Servomotores para AGV y AMR: qué comprobar más allá de 48 V

Considere un robot de almacén que se aleja con una carga, reduce la velocidad para dar una vuelta, atraca en una estación y regresa para el siguiente trabajo. Algunas versiones también levantan una cremallera o giran un módulo de dirección independiente. Esos movimientos imponen demandas diferentes a los motores, incluso cuando comparten la misma batería.

Para los fabricantes de vehículos guiados automáticamente (AGV) y robots móviles autónomos (AMR), un servomotor de 48 V puede ser un punto de partida práctico. La pregunta útil es si el motor, la transmisión y la transmisión pueden realizar el trabajo previsto durante toda la jornada laboral.^[2]

Primero identifique el eje de movimiento

Los motores de tracción mueven el vehículo. Sus requisitos dependen de la masa operativa total del robot, el diámetro de las ruedas, la velocidad de desplazamiento, la aceleración, las pendientes y la resistencia a la rodadura. La carga útil por sí sola no es suficiente para seleccionarlos.

En vehículos con eje de dirección independiente, el motor tiene una tarea diferente: posicionar el conjunto de ruedas en lugar de impulsar continuamente el chasis. Un mecanismo de elevación conlleva otro conjunto de requisitos, incluido cómo se soporta la carga cuando la energía motriz no está disponible.

No asuma que una especificación de motor se adapta a cada eje simplemente porque los tres usan un sistema de 48 V. Confirme el trabajo de cada motor antes de comparar tamaños de bastidor o precios.^{[1, 3]}

Verifique el rango de funcionamiento de la batería, no solo su etiqueta

El voltaje nominal de la batería no es un voltaje constante en los terminales del variador. Verifique el voltaje de carga completa, el voltaje de funcionamiento más bajo permitido y cualquier caída durante movimientos exigentes. La combinación de motor y accionamiento aún debe proporcionar el movimiento requerido en ese rango.

El servomotor sin escobillas no está conectado directamente a la batería. Un servoaccionamiento compatible convierte el suministro de CC en corrientes controladas de fase del motor. Es necesario verificar tanto los límites de entrada del variador como los requisitos operativos del motor.

La desaceleración también merece atención. Un motor puede devolver energía al bus de CC mientras desacelera una carga. Que la batería pueda aceptar esa energía depende de la batería, de su sistema de gestión y de la disposición del accionamiento. Confirma qué sucede cuando la carga está restringida o la batería ya está llena; no asuma que cada parada lo recargará.^{[2, 4, 5]}

Evalúe un turno de trabajo, no una ejecución exitosa

Una prueba corta en banco no reproduce arranques repetidos con carga, largos períodos de viaje ni operación dentro de un chasis cerrado. Pruebe el motor propuesto en una instalación representativa y verifique la temperatura y la corriente durante el ciclo de trabajo esperado.

El tiempo de funcionamiento de la batería también necesita una verificación a nivel del sistema. La corriente del motor y la corriente de la batería son cantidades diferentes porque el variador convierte la energía entre su entrada y salida.

Por ejemplo, la entrada de 400 W en la tabla del catálogo 60B de Jiangnan Electric enumera una corriente nominal del motor de 12,8 A. Esa no es una predicción del consumo promedio de batería. Dividir la capacidad de la batería en amperios-hora por ese número no establecería el tiempo de ejecución del robot. Utilice el consumo medido del lado de la batería en una ruta representativa, incluidas las otras cargas eléctricas del robot.^{[6, 7]}

Reserve espacio para el montaje completo

El cuerpo del motor es sólo una parte del envolvente de instalación. Deje espacio para la caja de cambios, la conexión del eje, el freno, los conectores y los codos de los cables. La disposición del eje y de los cojinetes también debe adaptarse a las cargas mecánicas; un eje de motor estándar no debe tratarse automáticamente como un eje de rueda de vehículo.

El plano de montaje del 60B proporciona un ejemplo útil. Para la configuración de 400 W, la dimensión de longitud del motor catalogada cambia de 124 mm sin freno a 165 mm con freno. Esa diferencia puede ser importante debajo de un chasis de bajo perfil, antes de tener en cuenta la transmisión o los cables.

Compruebe por separado el funcionamiento previsto del freno. Un freno de mantenimiento sirve principalmente para mantener un eje estacionario, no para frenado de servicio repetido, a menos que esté específicamente clasificado para ello. La selección de un motor con freno no establece, por sí sola, el desempeño de seguridad del vehículo.^{[7, 8]}

Opciones de servo de bajo voltaje de Jiangnan para revisar

El catálogo de servomotores de Jiangnan Electric identifica la Serie B de bajo voltaje para aplicaciones AGV. Las siguientes configuraciones del catálogo proporcionan puntos de partida para una revisión de ingeniería, en lugar de especificaciones completas de tracción o vehículos.^[7]

Sólo ejemplos de catálogo. Las clasificaciones eléctricas y mecánicas enumeradas no establecen una capacidad de carga útil AGV o AMR.

El 60C pertenece a la gama de inercia media, que el catálogo posiciona para robots industriales y de manipulación de materiales. Es una opción aparte para revisar donde sus dimensiones y características de funcionamiento se adaptan al eje, no un sustituto directo de un motor Serie B.

Estas velocidades son velocidades del eje del motor, no velocidades de las ruedas. La transmisión y el diámetro de las ruedas siguen determinando la velocidad de desplazamiento del vehículo y el par de las ruedas. Se debe confirmar la idoneidad de un AMR, unidad de dirección o mecanismo de elevación en particular para esa aplicación.

La página del producto Serie B 80 en el sitio web de Jiangnan proporciona una referencia de producto relacionado. Para realizar pedidos, utilice el plano de configuración aprobado y los datos del motor en lugar de tratar el apellido como una especificación completa.^{[7, 9]}

Mantenga separadas la retroalimentación del motor y el control del vehículo

El codificador del motor debe funcionar con el servodrive elegido. La comunicación entre esa unidad y el controlador del vehículo es una interfaz separada para confirmar.

La selección de un codificador en particular no proporciona automáticamente al motor CANopen, EtherCAT o una función de navegación. Del mismo modo, una retroalimentación precisa del eje no garantiza por sí sola un acoplamiento preciso. En el resultado también influyen la mecánica, la tracción, los sensores y el sistema de control del vehículo.

Confirme qué proveedor proporciona las funciones de motor, transmisión, caja de cambios, freno y control. Los límites de suministro claros ayudan a evitar que aparezcan componentes faltantes e interfaces incompatibles durante el ensamblaje.^{[1, 3, 7]}

Envíe el diseño del vehículo con la consulta del motor.

Para una primera revisión, envíe a Jiangnan Electric la función del eje, el rango de voltaje de la batería y el modelo de variador, junto con el espacio de montaje disponible. Para un eje de tracción, incluya la masa total del vehículo con carga útil, diámetro de rueda, velocidad objetivo, pendiente máxima y relación de transmisión, si ya está seleccionada.

Es igualmente útil una descripción del ciclo de trabajo: con qué frecuencia arranca el robot, qué distancia recorre bajo carga y si también levanta o gira. Agregue el requisito de freno y cualquier carga del eje o restricciones ambientales.

Antes de pasar de las muestras a la producción, acuerde la configuración exacta del motor y un plan de validación a nivel del vehículo. Una muestra que encaja y gira es sólo el comienzo; la disposición seleccionada debe cumplir con los requisitos operativos del robot durante todo el rango de batería y el ciclo de trabajo previstos.

Notas fuente

[1]maxon - Sistemas de accionamiento para robots logísticos móviles
Contexto general de aplicación: tareas de tracción, integración, restricciones de instalación y validación a nivel de vehículo. No hay evidencia de las capacidades de Jiangnan.

[2]Kollmorgen - Servomotores CC de bajo voltaje AKM2G y AKM
Ejemplo industrial de servoplataformas de bajo voltaje para robots móviles que funcionan con baterías. No se implica compatibilidad entre marcas.

[3]Kollmorgen - Controladores de motores AC7 y DC7
Separa el control de dirección/tracción, las interfaces del motor y la comunicación del vehículo.

[4]Novanta Motion - Fuente de alimentación y potencia del motor (Capitan XCR)
Límites de suministro del variador y margen de voltaje para la regeneración. Los límites de unidades numéricas de esta fuente no se aplican a los productos Jiangnan.

[5]Novanta Motion - Protecciones
Condiciones de aceptación de energía regenerativa y baterías.

[6]Soporte maxon - EPOS4 / IDX: Comprobación del consumo de corriente del motor
La corriente del motor no es la misma cantidad que la corriente de suministro del controlador.

[7] Catálogo de servos en inglés proporcionado por la empresa
Archivo fuente: Página promocional de servomotor (inglés) (1).pdf. PDF p.10 (impreso p.01): Declaración de solicitud de la Serie B. PDF páginas 29–30 (impreso páginas 20–21): datos eléctricos del 60B y dimensiones de freno/sin freno. PDF p.34 (impreso p.25): datos 80B. PDF páginas 36–38 (impreso páginas 27–29): aplicaciones de la serie C y datos/dimensiones de 60C.

[8]Kollmorgen - Freno de parada
Distinción general entre mantenimiento en parada y frenado operativo repetido; La seguridad del vehículo necesita una evaluación separada.

[9]Jiangnan Electric - Servomotores de imán permanente con bastidor Serie B 80
Referencia pública de producto para la Serie 48 VB. Utilice la configuración aprobada para el pedido final; consulte la nota de discrepancia en Notas de publicación.

Descargo de responsabilidad

La información contenida en este artículo se proporciona únicamente como referencia general. Las especificaciones del producto, el rendimiento, las opciones de configuración y la idoneidad deben evaluarse en detalle para la aplicación prevista y las condiciones de funcionamiento reales. Antes de seleccionar, comprar o utilizar un producto, confirme los detalles relevantes con Jiangnan Electric y consulte la documentación técnica aplicable y las especificaciones acordadas. Este artículo no reemplaza las instrucciones específicas del producto ni una evaluación de ingeniería profesional.